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Seminário do Setor Químico do Brasil

Biorrefinarias – o que precisamos fazer para transformar em realidade o potencial brasileiro em biomassa.

Dr. Sílvio Vaz Jr. – Pesquisador da Embrapa Agroenergia

São Paulo, 05/12/2012

Conteúdo da apresentação: 1. A Embrapa Agroenergia 2. O modelo conceitual de biorrefinaria 3. O contexto da química renovável aplicado

à biomassa 4. Potencialidades das biorrefinarias no

Brasil e seus desafios 5. Ações da Embrapa Agroenergia no tema

1. A Embrapa Agroenergia (www.cnpae.embrapa.br)

• Unidade da Embrapa criada em 2006 voltada para o desenvolvimento de processos de uso e agregação de valor das cadeias agroenergéticas, como do etanol, biodiesel e florestas energéticas, além dos resíduos agroindustriais;

• Localizada em Brasília/DF;

• 35 pesquisadores doutores em áreas como química, engenharia química, bioquímica, agronomia, biologia e economia; 30 analistas e assistentes de apoio a P&D; 25 analistas e assistentes administrativos;

• Estrutura de P&D: laboratórios de Biologia Energética, Processos Químicos e Bioquímicos e Planta Piloto, Central de Análises Químicas e Aproveitamento de Coprodutos e Resíduos.

Produtos

Processos

Biomassa Produtos agrícolas

Produtos florestais

Resíduos e coprodutos

Químicos

Bioquímicos

Termoquímicos

Foco de P&D&I e TT da Embrapa Agroenergia

==> Cadeia de Produção <==

Biocombustíveis

Energia

Compostos químicos

Materiais

Qu

ímic

a A

na

líti

ca

2. O modelo conceitual de biorrefinaria

Modelo conceitual de uma biorrefinaria.

Fonte: Sociedade Ibero-americana para o Desenvolvimento das Biorrefinarias (SIADEB, 2012).

Valo

r ag

reg

ad

o

Biorrefinaria e seus

processos

Biomassa

Produtos químicos

renováveis estratégicos

Biocombustíveis Materiais

Insumos

químicos Energia

3. O contexto da química renovável

Renewable Chemistry from Biomass: Bioproducts for Brazil

RenewableChemistry

Bioproducts

ChemicalsBuilding-blocks

Intermediates

Fertilizers

Special oils

Pharms

Food aditives

Etc.

MaterialsPolymers

Composites

Blends

Natural and synthetic fibers

Etc.

Raw material (biomass)

Concepts of biorefinerie, green chemistry, and bioeconomy

4. Potencialidades das biorrefinarias no Brasil e seus desafios Cana de açúcar (Saccharum spp.): produção de açúcar de 36 milhões de

toneladas e 22,7 milhões de m3 de etanol (UNICA, 10/2012) – resíduos

lignocelulósicos (principalmente bagaço – 28% m/m), vinhaça, sacarose, CO2 e etanol;

Biodiesel [principais oleaginosas: soja (Glycine max), palma ou dendê (Elaeis

guineensis), algodão (Gossypium spp. L.), girassol (Helianthus annuus), mamona

(Ricinus communis), macaúba (Acrocomia aculeata) e pinhão-manso (Jatropha

curcas)] – produção de 2,4 bilhões de litros/ano (UBRABIO, 2012) – resíduos

lignocelulósicos e glicerina (250 mil toneladas/ano);

Papel e celulose e florestas energéticas – 2,2 milhões de hectares de

florestas plantadas; producão de celulose de 14,2 milhões de toneladas e

produção de papel de 9,8 milhões de toneladas – resíduos lignocelulósicos e licor

negro (BRACELPA, 2012);

No Brasil gera-se cerca de 53 milhões de toneladas/ano de resíduos de

biomassa agroindustrial que podem ser usados pelas biorrefinarias (Cortez,

2008).

Estrutura lignocelulósica. David Martin Alonso, Stephanie G. Wettstein and James A. Dumesic

Chem. Soc. Rev., 2012, Advance Article DOI: 10.1039/C2CS35188A

Cenário favorável:

O uso da biomassa para uma química renovável é estratégico para o Brasil;

A biomassa poderá reduzir, em um futuro próximo, a dependência do uso de petróleo pela sociedade;

O uso dos resíduos agroindustriais poderá agregar alto valor às cadeias produtivas da biomassa;

Bloco-construtores e intermediários de síntese poderão contribuir para a redução do déficit comercial do setor químico, que está acima de U$ 25 bilhões (ABIQUIM, 2011);

Para o caso das especialidades químicas e da química fina, a atual participação de renováveis, de cerca de 25%, poderá chegar a 50%, enquanto que para os polímeros os atuais 10% poderão chegar a 20%, também em 2025 (BIOTECHNOLOGY INDUSTRY ORGANIZATION, 2012).

Cana-de-açúcar

Colmo Palha e ponteira

Bagaço Caldo Etanol 2G Matéria orgânica

para cobertura de

solo

Bioeletricidade

Etanol 2G

Açúcar

(sacarose)

Etanol 1G

Vinhaça

Biogás Biofertilizante

Monômeros

para polímeros

“verdes”

Colheita

Moagem ou

difusão

Cogeração

Despolimerização,

fermentação e destilação

Despolimerização,

fermentação e destilação

Cristalização

Fermentação e destilação

Síntese orgânica ou

fermentação

Síntese orgânica

Digestão anaeróbica

Gás de síntese

(H2 + CO)

Gaseificação

Calor

Combustão

Compostos

químicos de

maior valor

(ex.: álcoois e

ácidos

orgânicos)

1

Fluxograma simplificado dos produtos (caixas em laranja) de uma biorrefinaria de cana-de-açúcar. Fonte: 2

Sílvio Vaz Jr. (2012). 3

Desafios:

• Pré-tratamento - técnico

• Catálise (heterogênea, homogênea, enzimática) - técnico

• Separação - técnico

• Cinética - técnico

• Logística para a matéria-prima - econômico

• Integração de processos e infraestruturas – econômico e técnico

• Redução de custos de produção – econômico

• Políticas públicas de apoio - político

5. Ações da Embrapa Agroenergia no tema

• Projetos de P&D

• Acordos de cooperação e transferência de tecnologia

• Publicações

• Eventos

Exemplo de projeto da Embrapa Agroenergia envolvendo biorrefinaria de cana-de-açúcar e química renovável:

The C5-AGREGA Project

Raw

• Bagasse (Value 1)

• Deconstruction

Fraction

• Hemicellulose (Value 2)

• Depolymerization

Precursor

• D-xylose (Value 3)

• Organic synthesis, fermentation, andenzymatic catalysis

• Building-blocks and intermediates(Value 4)

Products

Publicações:

http://www.cnpae.embrapa.br/publicacoes/livros-1/

http://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/933480/

Fórum permanente de discussão:

II Simpósio Nacional de Biorrefinarias:

Estratégias para Adicionar Valor à Cadeia

da Biomassa

Brasília/DF.

24 a 26 de setembro de 2013.

Matérias-primas, processos de conversão, técnicas analíticas, novos produtos, sustentabilidade e bioeconomia.

www.siadeb.org/snbr

snbr.cnpae@embrapa.br

Obrigado pela atenção!

Contato: silvio.vaz@embrapa.br